JPS62234676A - 抵抗溶接機の電流制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明はスボ・ソｌ−溶接用、ブロノエクンヲン溶接用
等として適用される抵抗溶接機の電流制御方法に関する
。

（従来の技術） 従来、抵抗溶接機の溶接電流を電源の変動、負荷変動に
対して、一定の指定された値になる様に制御しようとす
る定電流制御が広く普及してきた。

上記の制御は、マイコンの普及とともに第３図の様な構
成を用いて、溶接電源に逆並列に接続されたサイリスタ
７．７の点弧角を電流検出回路１２により検出した電流
値に応じて制御ずろことによって行なわれる。

即ち、第６図の様にあろ点弧角α１で点弧した場合の電
流■１の値を検出して、あらかしめのマイクロプロセッ
サ−の、メモリに格納された第５図の様な点弧角−電流
特性を用いて、指定値■２どなる様な点弧角α２を演算
にて求め、それを電源電圧の周期に同期してセロクロス
点からの発振回路１４の発振周波数に応じたディジクル
量に換算してディジタルコシパレータ９にセットして、
ディジタルコシパレータ９が各々、電源の正側、負側に
応じて発振回路１４よりのクロックをカウントして点弧
回路６に出力することによって行なわれている。

（発明が解決しようとする問題点） ところでこの様な定電流制御において溶接を行こうとす
る場合に、母材にゴミ　（鉄粉、砂などの油。

水分を含むもの）が附着していると２通電初期には、第
７図（ａ）の様にゴミをかんで電極が加圧している為に
、負荷インピーダンスが大きくなり。

第８図に示す様に指定値１３に対して電流１１が極めて
少なくなってしまう。そうすると、制御系は。

検出電流が小さいために２次のサイクルにおいて指定値
の電流を流すために点弧角をさらに准める様に働き、こ
の時の電流＋２によってゴミが熱せられ、加圧されてい
る為に爆発等によって飛び散る。

そしてこの際に、ワーク、電極チップ表面の荒れ。

電極チップの溶着等の悪影響が発生ずる不都合を生しる
。

又、このゴξが吹き飛んだ後には、第７図（ｂ）の様な
状態にて加圧されていることになり、前のすィクルのゴ
ミがある状態にて演算された点弧角にて通電ずろと、第
９図（ｂ）斜線部の様な大きな電流がゴミが飛んだ後に
流れる様になってしまいこの場合にも電極チップの溶着
等の悪影響を生ずることになる問題がある。このため、
第９図（ａ）に示すようなゴミのない場合の電流特性と
、第９図（１，）に示すようなゴミのある場合の電流特
性とが大きく異なることになり、ゴミの有無にかかわら
ず電流を適切に制御することが必要となる。

そこで、一般には、ある倍率以上に電流値を増やさない
様に制御系のプログラムの中で処理を行っている。しか
しながらこの様な場合にもやはり。

通電初期の数サイクル間に渡って、前記の様なゴミが附
着したままで電流が極めて小さいままの状態が存在する
ことがある。この場合９点狐角−電流特性がゴミ有と無
の場合で大きく異なるためにやはり、かなり進んだ点弧
位相となることが考えられ、乙の倍率を小さくしすぎる
と、指定値に到達するまでの遅れ時間が大きくなる恐れ
がある。

又、一般的に行なわれている定電流制御を用いたスロー
プ制御（順次電流を１サイクルずつ上昇するような電流
勾配を実現するよう電流を検出しながら点弧角を制御す
る制御方法）を用いて実験を行ったところ、乙のスロー
プ時間中は、順次２指定値をサイクル毎に大きくして行
くやり方と最終の指定値での点弧角を演算した後に、そ
の点弧角になるまでの点弧角を検出電流値に応じて順次
１サイクル毎に減少させていくやり方の両者とも。

ゴミが付着していると最初の検出電流値が指定値より小
さくなるために、やはり、第１０図（ｂ）に示す様に定
電流制御を行っているがゆえの出力電流を補正しようと
する作用により電流のオーバシュート又は、オーパンニ
ートしなくてもかなり大きな電流にてゴミを吹き飛ばず
ためにチップの溶着２ワークの表面、チップの荒れを生
ずる結果となった。このように定電流制御を用いたスロ
ープ制御による場合も第１０図（、）に示すようなゴミ
のない場合の電流特性に対して、ゴミの存在が大きな悪
影響を与えるものとなっている。

次に２点弧角をゴミがない場合の定常状態での点弧より
進まない様な制御方法を取り入れて実験を行った結果や
はり、この様な状態でも電流のオーパンニートは生しな
いがチップの溶着、ワーク表面、チップの荒れは解消さ
れなかった。

上記のように従来の制御方法は、ゴミの存在の有無に大
きな影響を受けろものであり、ゴミが存在すると通電時
に電極が母材に溶着する欠点を生じろものであった。ま
た、実際の工程ラインにおいては電極が溶着するとライ
ンが停止することなり。

生産効率を低下させろ不都合が生じるものであり。

この他電極チップやワークに荒れが生じると溶接品質が
低下ずろと共に溶接後の工程で補修を必要とする不都合
があった。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記のような各種の実験・調査からチップの溶
着がゴミの付着と定電流制御を行なっていることとによ
り相乗的に発生していると考えられる点に着目して創案
されたもので、その要旨とするところは、交流電源周期
から点弧して電流を発生ずると共に点弧角の減少に応じ
て電流値の絶対値が上昇するような点弧角−電流特性を
有する抵抗溶接機において、同抵抗溶接機の通電開始時
から所定時間内では上記点弧角を漸次減少させて上記点
弧角−電流特性により電流値を上昇させるプレヒートス
ロープ制御を実行し、また上記所定時間の経過後には電
流値を検出しながら上記点弧角−電流特性に基き電流値
が一定値となるよう上記点弧角−電流特性に基き電流値
が一定値となるよう上記点弧角を制御する定電流制御を
実行することを特徴とする抵抗溶接機の電流制御方法に
ある。

（作用） 本発明によれば、抵抗溶接機の通電開始時から所定時間
内においてはブレ上−１−スロープ制御により出力電流
にかかわらず点弧角が漸次減少されて電流値が徐々に上
昇するものであるためまたとえ母材にゴミ等が付着して
いても、ゴミ等は加圧された状態で通電されろこととな
り加熱されて吹き飛ばされるものであり、ゴミ等が除去
された後に急激に電流が上昇ずろこともないものである
。

また２通電開始時から所定時間の経過後には定電流制御
により電流値が一定値となるよう点弧角が制御されるも
のであるため、電源の変動及び負荷の変動が生じても電
流が一定値に制御されろものであり、プレヒートスロー
プ制御により母材のゴε等は除去されろため定電流制御
において従来のように過大電流が発生することもないも
のである。

（実施例） 息下２本発明の実施例を添付図面に基き詳細に説明する
。本実施例において、抵抗溶接機の概略構成は第３図に
示した従来のものとほぼ同様である。

第３図の構成を更に詳しく説明すると、第３図中。

１は１次回路２に接続された交流電源、３は溶接電極チ
ップ４，４を有する２次回路２５は１次回路２と２次回
路３との間に設けられた溶接変圧器で、１次回路２の電
圧・電流を増幅して２次回路３に大電流・大電圧を作用
させるものである。また６は１次回路に設けられ、電源
に対して逆並列に設けられた２つのサイリスク７．７と
、サイリスク７．７のＯＮ・ＯＦＦを制御するスイッチ
イノブ回路８とを有する点弧回路、９は後述の制御口＃
５１０からの制御信号を受は指令された点弧角を実現す
るよう発振回路１４からのクロックパルスをカウノＩ−
Ｌ、ながらスイッチング回路８に作動信号を送出するデ
ジタルコンパレータである。

なお発振回路１４ば第４図（１１）のようなパルス出力
を発生するものであり、デジタルコンパレータ９は第４
図（ｉｉｉ）に示すような信号をスイッチング回路８に
出力するものである。またコ１は交流電源１の発生する
電圧が負側から正側へ変動して０電位点を交差するゼロ
クロス点を検出して七ロクロス点毎の周期的な信号を発
するよう設けられた電源周期信号発生回路であり、第４
図（１）に示すような出力信号を制御回路１０に送出す
るものである。コ２は１次回路２に設けられた検流器を
介して１次回路に流れろ電流を検出する電流検出回路、
］３は電流検出回路の出力信号をデンクル信号に変換ず
ろＡ／Ｄコノバークである。

また、制御回路１０はＲＯＭ及びＲＡ、　Ｍを備えてマ
イクロプロセッサ等により構成されており、電源同期信
号発生口Ｒ１］、及びＡ、　／　Ｄコノバーク１３を介
した電流検出回路］２からの検出信号を受けてデジタル
コンパレータ９に制御信号を送出するものである。

この制御回路１０は第１図に示すような制御動作を実行
するよう構成されている。

第１図に示す制御回路１０の制御動作は加圧溶接作業毎
の加圧溶接機の通電開始と同時に開始される。制御動作
が開始されろとまずステップＳ１で初期設定として制御
回路］０内のバルスヵウンクがリセットされてカウノト
パルスＣＰがＯとなる。

なおこのパルスカウンクは電源同期信号発生回路１１か
ら出力されるパルスの数をカウノ）・するよう設けられ
ているものである。その後ステップＳ２では電源同期信
号発生回路１］がら交流電源］の発生する電圧が負側か
ら正側に変動してｏＥ位点を交差した乙とを検出するセ
ロクロス信号が入力されたか否かが判別され、入力され
ない場合はその判別を続ける。またセロクロス信号が入
力されたことを検出するとステップＳ３に至り、カウン
トパルスＣＰの値を現在の値に１を加算したものとする
。その後ステ・フプＳ４ではカウノトパルス値ＣＰが所
定値゛ｒ以下であるか否かが判別されるが、この所定値
Ｔは通電開始時からの所定時間に相当するもので、実際
にば数パルスに相当するものであり００５〜０１秒程度
の時間に対応するものである。そしてステップＳ４でＣ
Ｐ≦Ｔであると判別された場合にはステップＳ５に至っ
て更にＣＰ＝　１であるか否かが判別され、ＣＰ＝１で
ある場合、すなわち通電開始直後である場合にはステッ
プＳ６に至り点弧角αが通電初期点弧角α０となるよう
にデジタルコノバＬ−−タ９に制御信列を送出する。こ
こで通電初期点弧角αＯは母料に付着したゴミ等が加熱
されて吹き飛ばされろ程度の小電流に対応したものとな
るよう第５図に示した点弧角−電流特性に基き予め設定
されたものである。ステップＳ６を通過した後は再びス
テップＳ２に戻り以下のチャー１−を繰り返す。またス
テップＳ５てＣＰ＝　１でないと判別された場合にはス
テ、ツブＳ７に至り２点弧角αを通電初期点弧角ａｏか
らスロープ比△αのＣＰ値倍たけ進角させたものとなる
ようにデノクルコノバし・−夕９に制御信号を送出した
後、ステップＳ２に戻り以下のチャー１−を繰り返す。

ところで、ステップ８５〜Ｓ７の制御はカウントパルス
値下に相当する通電後の所定時間内に実行されるもので
あり、カウントパルス値ＣＰの増加（時間の経過）に伴
ない点弧角αを漸次減少させるものとなっている。この
ため結果的に第５図に示した点弧角−電流特性により電
流値がパルス毎に漸次増大して行くものとなっており、
フ、ｒ−ドフォワード制御によるゴＬヒートスロープ制
御を実行するものとなっている。

またステップＳ４でＣＰ≦Ｔてないと判別された場合に
はステップＳ８に至す、カランパルス値ＣＰがＴ−１−
１であるか否かが判別される。ＣＰ−Ｔ＋１である場合
、すなわちプレヒートスロープ制御が終了した直後であ
る場合にはステップＳ９に至り点弧角αが、所望の抵抗
溶接を実行するために必要な所定電流値１ｃに対応する
よう点弧角ＴＴｉＴｉ性に基いて予め設定された点弧角
ａｃとなるようデンタルコンパレータ９に制御信号を送
出する。その後ステップ８１０ては２点弧角ａＣで発生
した電流値を電流検出回路１２からの検出信号により検
出する。この後はステップＳ２に戻り以下のチャー１・
を繰り返す。またステップＳ８でカウントパルス値ＣＰ
がＴ＋１でないと判別された場合にはステップ８１１に
至る。ステップ８１１では１パルス前の電流値ｌと今回
出力する電流値ＩＸの平均値が所定電流値Ｉｃとなるよ
うに、電流値２　Ｉ　ｃ　−１に対応する今回の点弧角
αＸを点弧角−電流特性に基いて算出する。そしてステ
ップＳ１２では点弧角αがａｘとなるようデジタルコノ
バし・−夕９に制御信号を送出した後、前述のステップ
Ｓ１０に至り電流値】を検出した後ステップＳ２に戻る
。

ところでステップ８８〜Ｓ１２の制御はカウントパルス
値Ｔに相当する通電後の所定時間が経過した後に実行さ
れるものであり、１次回路２に流れろ電流値１を検出し
なから点弧角αを制御して所定電流値Ｉｃを発生させよ
うとするものとなっており、フィードバック制御による
定電流制御を実行するものとなっている。

したがって上記のような制御装置を有する上記実施例に
よる電流値の変化は第２図（ａ）に示すようになる。す
なわち第２図（ａ）に示すように通電開始からの所定時
間の間はプレヒートスロープ制御が実行されてサイクル
毎に点弧角が減少して電流値が上昇し、また通電開始か
ら所定時間を経過した後は電流値を検出しなから点弧角
がフィードバック制御され電流値は一定値に維持される
ものである。また１寸材にゴミ等が付着していてもプレ
ヒートスロープ制御の間にゴミは加熱されて吹き飛ばさ
れることにより除去されるものであり２点１ｉＩＩＩ　
角はプレーヒ−１・制御中にはサイクル数（カウノトパ
ルス値）によりスケジュール的に決定され。

電流値に左右されることがないため、ゴミかみにより出
力電流が小さくなった場合にも急激に過大な電流が流れ
ることがなく、オーパンニー１−２電極チツプ４の溶着
、電極チップ４及び母材となるワーク１５の荒れ等を有
効に防止できろものである。

上記実施例によれば２ゴし・ヒートスローゴ制御に、１
−り溶接母料に耐着したゴミ　（鉄粉、砂等の油。

水分を含むもの）に起因して通電時に電極チ・ソゴが溶
着する等の不具合を効果的に防止する効果を奏すると同
時に、定電流制御により電源の変動。

負荷の変動に対して電流を一定値に制御して良好な溶接
性能を確保てきる効果を奏するものである。

ぞして電極チ・ツブの溶着、荒れ、ワーク表面の荒れが
防止されるため、ライン停止時間を削減して生産効率を
向」二せしめると共に、溶接品質を向上させて補修等の
作業及び電極チ・ツブの保守点検作業を大幅に軽減する
効果を奏するものである。

また、従来の抵抗溶接機の設備を大幅に変更することな
く制御装置を改修するな（′）で実施できるものである
ため、安価かつ容易に実施できる効果を秦する。

なお２本発明は上記実施例に何ら限定されるものではな
く、この他本発明の要旨を変えない範囲内’　　　（１
５） で種々の変形実施が可能であることは言うまでもない。

（発明の効果） 以上、実施例と共に具体的に説明したように本発明によ
れば、電極チップの溶着・荒れ及びワークの表面荒れ等
の不具合を有効に防止して、高品質でかつ信頼性に優れ
工程効率が高〈実施の容易な抵抗溶接機の電流制御方法
を提供する効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の制御内容を示す一実施例としてのフロ
ーチャー１−図、第２図は上記実施例の電流特性図、第
３図は抵抗溶接機の一実施例を示す、概略構成図、第４
図は第３図の構成に対応するタイミングチャート図、第
５図は点弧角−電流特性図。 第６図は電源電圧、電流２点弧角の関係を示す説明図、
第７図は抵抗溶接の模式図、第８図は従来例としての定
電流制御による特性図、第９図は定電流制御の電流特性
図、第１０図は定電流スロープ制御の電流特性図である
。 ６　点弧回路。 ９　デジタルコノパレータ。 １０　制御回路 １１　電源同期信号発生回路 ］２　電流検出回路 ｌ−ｌ１＋１ 酸ディ ｄ、Ｏ Ｃ） ヴ　　　　　　　　　　− ［Ｆ］　　　　　　　　　　　　　　へｕ　　　　　　
　　　　　　Ａ 皐

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 交流電源周期から点弧して電流を発生すると共に点弧角
   の減少に応じて電流値の絶対値が上昇するような点弧角
   −電流特性を有する抵抗溶接機において、同抵抗溶接機
   の通電開始時から所定時間内では上記点弧角を漸次減少
   させて上記点弧角−電流特性により電流値を上昇させる
   プレヒートスロープ制御を実行し、また上記所定時間の
   経過後には電流値を検出しながら上記点弧角−電流特性
   に基き電流値が一定値となるよう上記点弧角を制御する
   定電流制御を実行することを特徴とする抵抗溶接機の電
   流制御方法